1

Biodégradabilité et/ou Compostabilité ? Aussois 20-24 janvier 2014

César, Guy Président du SERPBIO http://serpbio.fr Avant-propos : Mon matériau est biodégradable…est-il compostable? Mon matériau est compostable…est-il biodégradable? Nombre d’industriels se posent encore ce genre de question. Tenter d’expliquer au mieux ce qu’est la biodégradabilité et le compostage est le sujet de l’article qui suit. Nous verrons ainsi que ces termes ne peuvent se comprendre qu’à la lumière de normes, véritables consensus d’actions des acteurs1 des filières concernées. On comprendra pourquoi la biodégradabilité en conditions particulières de compostage n’est qu’un des éléments définissant la compostabilité. I) La biodégradation

I.1) Introduction Toutes les matières organiques (basées sur la chimie du carbone organique (liaisons -C-C- et -C-H)) sont susceptibles d’être progressivement dégradées par des voies diverses (physiques, chimiques, biologiques) jusqu’à se réduire à des molécules aussi simples que l’eau, le gaz carbonique, le méthane, et des minéraux divers (azote, phosphore, soufre etc…) constituants initiaux des matières organiques. A ce titre, on peut affirmer que toutes les matières organiques sont biodégradables…à condition qu’on y mette le temps nécessaires : de quelques jours à quelques semaines pour de l’amidon, de quelques semaines à quelques mois pour un PBAT ou un PHA, plusieurs centaines d’années pour un PET ou un PE Sur un plan environnemental il est intéressant, pour éviter des accumulations et des dispersions de particules, d’utiliser des polymères dont la fin de vie est caractérisée par une biodégradation rapide. La mesure « précise » du degré et de la vitesse de biodégradation d’un matériau2 est toujours à ce jour un domaine très controversé. Le seul moyen de rester impartial dans ce domaine, est de se référer à des normes issues de la concrétisation des travaux de recherches des laboratoires.

1 Scientifiques, industriels, distributeurs, consommateurs… 2 Très dépendante de facteurs extérieurs tels que le type de milieu d’incubation, la température, l’oxygénation, l’humidité, les types de populations microbiennes, etc…

2

I.2) Les définitions de la biodégradation Il existe un grand nombre de définitions de la biodégradation mais toutes reprennent les mêmes éléments principaux 3:

Au sens de la NFU 52001 « Matériaux biodégradables pour l’agriculture et l’horticulture – Films de paillage – Afnor 2005 », la définition de la biodégradation est celle-ci: « La biodégradation d’un matériau résulte d’une ensemble de phénomènes physiques, chimiques et biologiques successifs ou concomitants aboutissant dans tous les cas à une réorganisation de la biomasse et à un dégagement de CO2 (et/ou de CH4), d’H2O, d’énergie (sous forme de chaleur), d’une éventuelle production de nouvelles molécules organiques et de possibles résidus minéraux »

I.3) Les étapes de la biodégradation

Rem. : Pour une meilleure compréhension des phénomènes on considèrera des étapes successives bien que la plupart du temps ces étapes soient concomitantes

I.3.1) 1ère étape : fragmentation du matériau4 Sous l’action de phénomènes érosifs anthropiques et/ou naturels plus ou moins sévères les matériaux en voie de biodégradation sont déchirés (brisés) en lambeaux (morceaux) de quelques décimètres à quelques millimètres, sans pertes importantes de leurs qualités physico-chimiques.

Figure 1 : Fragmentation de films plastiques de couverture (à droite PBAT-amidon) et de paillage (à gauche PE-amidon) utilisés en

agriculture

3 Le « Guide pour le vocabulaire dans le domaine des polymères et des produits plastiques dégradables et biodégradables - CEN/TR 15351:2006 » propose les définitions suivantes :

biodégradation : dégradation d'un système polymère due à un phénomène résultant de l'action de cellules biodégradation aérobie : biodégradation dans des conditions aérobies biodégradation anaérobie : biodégradation dans des conditions anaérobies biodégradabilité : aptitude à subir une biodégradation biodégradable : nature d'un système polymère pouvant être biodégradé degré de biodégradation : fraction d'un système polymère originel qui est biodégradée, telle que mesurée via un phénomène ou des

techniques spécifiées sensibles à la formation de minéraux et de biomasse degré maximal de biodégradation : valeur maximale du degré de biodégradation pouvant être atteinte dans des conditions

expérimentales sélectionnées degré théorique de biodégradation : valeur théorique du degré de biodégradation correspondant à la conversion totale en

minéraux et en biomasse de la matière organique initialement présente dans un système polymère 4 Selon CEN/TR 15351:2006 , la fragmentation est la dissociation d'un objet polymère en petites particules quel que soit le mécanisme

3

I.3.2) 2ème étape : dégradation du matériau5

Il s’agit d’une étape de modification des qualités physico-chimiques des matériaux suite à un clivage chimique de leurs macromolécules. Six facteurs essentiels interviennent dans cette dégradation:

• l’humidité et le pH au sein du milieu de dégradation • la lumière et plus particulièrement le rayonnement UV • la température qui accélère la dégradation lorsque sa valeur augmente • l’oxygène, indispensable à la dégradation oxydative6 • la présence d’enzymes exogènes

La dégradation peut être abiotique (si elle est purement physico-chimique) et/ou biotique (si à un moment quelconque elle fait intervenir des organismes vivants tels bactéries, champignons et/ou algues. Très généralement, en conditions naturelles, les deux types de dégradation vont de concert. Cette dégradation est essentiellement hydrolytique ou (photo /thermo) - oxydative (d’autres modes existent comme par exemple attaques acides par Thiobacillus) Exemple de dégradation hydrolytique pour un polyester

Ester + eau → acide + alcool(cas général)

et dans le cas d’un PLA on obtient : polylactide + eau → acide (alcool) lactique

-[CH(CH3)-CO-O]n- + nH2O → nOH-CH(CH3)-COOH

Figure 2: hydrolyse d’un polyester

Dans le cas du PLA la réaction est très lente à des températures basses (20-25°C par exemple) mais très rapide dès qu’on arrive aux alentours de 60°C

5 Selon CEN/TR 15351:2006 , la dégradation est modification indésirable des propriétés originelles, due à un clivage chimique des macromolécules formant un système polymère, quel que soit le mécanisme de clivage de la chaîne 6 La combinaison de plusieurs facteurs définit des dégradations thermo-oxydatives, photo-oxydatives ou encore thermo-photo-oxydatives

4

Figure 3 : exemple de dégradation abiotique du polyéthylène par photo et thermo oxydation. Cette dégradation se traduit par une diminution drastique des masses moléculaires, une perte des qualités mécaniques du matériau, une augmentation des indices carbonyles à 1713 cm-1 et une apparition progressive de molécules de dégradation, telles que des cétones, des alcools, des acides etc…

I.3.3) 3ème étape : bioassimilation du matériau7 C’est la dernière étape du processus de biodégradation. Les macromolécules ont été réduites en molécules suffisamment petites pour pénétrer dans les cellules vivantes et être intégrées aux cycles physiologiques anaboliques (construction, maintient et réorganisation de la biomasse) et cataboliques (source d’énergie) Les équations simplifiées de bioassimilation cataboliques peuvent s’écrire de la manière suivante :

a) En présence d’oxygène (milieu aérobie). C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O + énergie (production de gaz carbonique)

b) En absence d’oxygène (milieu anaérobie) C6H12O6 + 3 H2O → 3 CH4 + 3 H2O + 3 CO2 + énergie (production de méthane et de CO2)

3 H2CO3 + 12 H2 → 3 CH4 + 9 H2O + énergie (production de méthane)8

Soit au bilan:

7 Selon CEN/TR 15351:2006 , la bioassimilation est la conversion d'un système polymère en biomasse 8 En anaérobiose stricte, les bactéries méthanogènes ont la capacité de réduire le CO2 (ou HCO3

-) en méthane

5

C6H12O6 + 3 H2O+ 12 H2 → 6 CH4 + 9 H2O

En pratique, la réaction n’est quasiment jamais complète et le résultat d’une bioassimilation en milieu anaérobie se traduit presque toujours par une production de CH4 et de CO2…le rendement en CH4 étant plus ou moins élevé selon les circonstances

Trois caractéristiques essentielles illustrent le stade ultime de la biodégradation :

La production de CO2 (en milieu aérobie) La consommation d’O2 (en milieu aérobie) La production de CH4 et de CO2 (en milieu anaérobie)

Il est important de constater que ces caractéristiques sont, au stade ultime, directement proportionnelles aux quantités de matières organiques bioassimilées

I.4) Les moyens de mesure de la biodégradation

I.4.1) Estimation « à priori » (méthodologie non normative) En connaissant la nature précise du matériau concerné, il est possible de savoir « a priori » s’il va se biodégrader facilement ou non. Par exemple, les groupements de type NO2, halogène, SO3H2, CF3 et carbones quaternaires font chuter les taux de biodégradation, tandis que les groupements COOH et OH accroissent la biodégradabilité indépendamment de la structure moléculaire du composé. Les groupes ester et amide favorisent la biodégradation. Ils sont facilement hydrolysés dans l'environnement pour donner des acides carboxyliques et des amines (Scow, 1982; Alexander, 1994). L’amidon, la cellulose, les sucres, sont très biodégradables (quelques jours ou semaines). Les (co) polyesters (PBAT, PBAT-amidon, PHA, PBS, PBSA) le sont moins (quelques mois) mais certains ne le sont quasiment pas (PET), comme pour les polyoléfines (PE, PP) et les PVC qui mettent plusieurs centaines d’années à se biodégrader. Le PLA est très biodégradable en compostage (quelques semaines) et ne l’est que peu à température ordinaire (plusieurs années). Ce préalable de connaissance est très intéressant à savoir en préalable de tests plus précis. Ainsi, si un test de biodégradation répond négativement alors qu’il devrait « a priori » être positif pose immédiatement la question de la validité du test en cours, bien avant la fin de l’essai.

I.4.2) Estimation par mesure de la perte en poids Le principe est simple. Les échantillons à tester, préalablement pesés à l’état initial, sont exposés aux conditions de biodégradation préalablement définies (enfouissement dans un sol, dans un compost ou dans une eau naturelle, exposition à l’air libre, etc…). Les normes NF EN ISO 846 d’août 1997 et ISO 15985 de décembre 2004 (annexe B) proposent des méthodes de calcul de la perte en masse pour des échantillons mis en incubation aérobie et anaérobie dans des conditions de laboratoire. Comme indiqué dans le préambule de l’ISO 846 , ces méthodes « n´ont pas pour but de déterminer la biodégradabilité des plastiques ». Cependant elles peuvent, à notre avis, constituer une bonne approche ne demandant ni installations complexes, ni frais élevés. Les erreurs d’appréciations commises sont souvent dues à des surévaluations provenant de la difficulté à distinguer dégradation et biodégradation et/ou des difficultés de nettoyage correct

6

des échantillons avant les pesées finales et/ou à l’hétérogénéité des sols d’incubation. En outre, pour obtenir une appréciation de la dynamique de (bio)dégradation il est nécessaire de multiplier les répétitions pour pouvoir obtenir des points intermédiaires entre la phase initiale et finale de l’essai9

I.4.3) Estimation par analyse d’image (méthodologie non normative)

Cette méthode, uniquement valide pour des films (de préférence colorés), permet d’estimer la (bio)dégradation de ces derniers par analyse d’image. Les échantillons sont exposés aux conditions de biodégradation selon les mêmes modalités que celles définies pour les estimations par mesure des pertes en poids. Au moment des prélèvements, les échantillons sont scannés. Les images obtenues sont ensuite traitées via un logiciel de traitement d’image qui permettra de séparer les zones encore envahies par le plastique, de tout le reste. La méthode est rapide mais se heurte à un certains nombre de difficultés :

• La qualité d’analyse de l’image obtenue dépendra grandement de la qualité de résolution du scanner

• La difficulté de nettoyer proprement les films sortis du sol d’incubation, induisant par le fait même des surévaluations des taux de (bio) dégradation

• L’obtention de points intermédiaires ne pourra se faire qu’en multipliant les essais9 • La difficulté de distinguer entre dégradation et biodégradation, surtout si la

dégradation se fait en particules très fines évacuées au moment du nettoyage ou échappant au scanner

Figure 4

Divers types de films (PBAT pur, PBAT-Amidon, PE additivé, PE pur) sont enfouis

dans le sol dans le but des analyses de perte en poids et des analyses d’images après

biodégradation

Après biodégradation les échantillons sont nettoyés et scannés

Les images scannées sont analysées. Les parties noires correspondant à du plastique encore présent deviennent blanches et les

pixels sont comptés. Le rapport « pixels blancs/pixels totaux *100 » fournit

le taux de (bio ?) dégradation

9 1 seul matériau avec au minimum 3 répétitions et 10 points intermédiaires = 30 essais !

7

I.4.4) Estimation de la vitesse de (bio)dégradation de films de paillage (protocole par simulation en chambre humide) (méthodologie non normative) Cette technique est préconisée par les Stations d’essais SERAIL (Brindas) et CTIFL (Balandran). Elle est uniquement réservée à des films utilisés en agriculture. Son objectif est de simuler en chambre humide la dégradation de films partiellement enterrés dans un sol et partiellement placés sur le sol. Les contrôles sont strictement visuels, au-dessus du sol, sous le sol et à l’interface sol-air.

Figure 5 : chaque bandelette de film est enterrée pour moitié dans le terreau humide et reste pour moitié en surface. Ce sont les parties en

surface, les parties enterrées mais aussi les interfaces qui sont examinées au cours du temps On vérifie l’état de l’échantillon tous les 10 jours selon une grille de notation de 0 à 5 allant de non dégradé à totalement dégradé Si la méthode à l’avantage d’être très « démonstrative », les inconvénients de la méthode sont évidents :

• Les notations sont subjectives • Il peut y avoir confusion totale entre « dégradation » et « biodégradation »

I.4.5) Estimation par observation du développement de microorganismes

fongiques et /ou bactérien en surface d’un polymère Des portions de polymères stérilisés (ou mieux des éprouvettes calibrées) sont placées sur milieu gélosé stérile inoculé au moyen de souches connues bactériennes et/ou fongiques. (Il est aussi possible de simplement placer les polymères à tester en contact avec un sol agricole ou un compost). Le développement bactérien et/ou fongique est ensuite observé ainsi que l’état des polymères10 par comparaison avec des éprouvettes sur milieu non inoculé et sur milieu stérile. Cette méthode strictement empirique n’a pas pour vocation de démontrer la biodégradabilité des matériaux en contact11. La norme NF EN ISO 846 décrit cette méthodologie, mais ces genres d’essais sont insuffisants pour démontrer une quelconque biodégradabilité du matériau testé, car trop sujets à interprétations subjectives. Par contre ils peuvent être intéressants pour illustrer et conforter d’autres types de tests (respirométrie notamment).

10 Notation visuelle, calcul de la perte de masse, essais de traction etc… 11 La NF EN ISO 846 précise elle-même que cette norme est empirique et n’a pas pour but de déterminer la biodégradabilité des plastiques

8

Figure 6 Microphotographie sous MEB (1400x) de filaments mycéliens se développant en surface d’un film LDPE additivé après 42 jours

d’enfouissement dans un sol. Peut-on pour autant conclure à une biodégradation du matériaux ? Photo prof. Emo Chielini de l’Université de Pise

I.4.6) Estimation par dosage de l’ATP (méthodologie non normative)

Le principe de la méthode, développée par BIOTHEMA et son "ATP Biomass Kit HS" consiste à évaluer contre témoin les populations de cellules actives de bactéries et/ou de champignons provenant de souches parfaitement identifiées. La détermination de l’ATP se fait par dosage luminométrique selon l’équation suivante :

luciférase ATP + D-luciférine + O2 → AMP + PPi + oxoluciférine + CO2 + lumière

ATP : adénosine tri-phosphate AMP : adénosine mono-phosphate PPi : pyrophosphate inorganique

Le dénombrement les cellules actives par dosage de l’ATP est en relation étroite avec la consommation du substrat nutritionnel, en l’occurrence un polymère dans notre cas. Le CNEP (Prof. Lemaire et coll.) a préconisé cette méthode afin de démontrer la biodégradabilité de polyoléfines additivées prétraitées. Il considère qu’il y a biodégradabilité si après 180 jours de test le dosage d’ATP donne une valeur au moins 100 fois supérieure à la teneur ATP déterminée lors de l’incubation initiale à l’aide de microorganismes de types Rhodococcus, Nocardia, Aspergillus, Mortierella et Cladosporium. La méthode est très simple à appliquer mais nécessite de répéter les tests autant de fois que de prélèvements effectués pour les dosage d’ATP. Il est malheureusement impossible d’établir une dynamique et un taux final de biodégradation. D’autre part, des résultats curieux sont parfois obtenus semblant démontrer qu’un PE additivé prétraité permettrait une meilleure activité bactérienne et « donc ? » une meilleure biodégradation qu’un PBAT-amidon ou un PLA (Lemaire et coll. 2012)

9

I.4.7) Estimation par test enzymatique (méthodologie non normative) Cette méthode consiste à mettre en présence, contre témoin, un échantillon de matériau polymère de poids initial connu avec une ou plusieurs enzymes préalablement choisies. Au bout d’un certain temps l’échantillon est prélevé, nettoyé, séché et pesé. La perte en poids permet d’estimer le degré « d’attaque » de la solution enzymatique sur l’échantillon. De nombreux auteurs, concluant à la dégradation des polymères testés, ont utilisé cette technique. Par exemple :

Auteur Type de polymère étudié Type d’enzyme utilisée

Alejandra Rodriguez-Contreras et coll. en 2012 PHA

Lipase AK issue de Pseudomonas fluorescens et Lipase Lipopan 50

BG issue de Thermomices Lanuginosus

Jiaqi Zhang et coll. en 2011 PHB PHB dépolymérase issue de Ralstonia pickettii

Toshiba Tanaka et coll. en 2007 PHB PHB dépolymérase issue de Ralstonia pickettii

G.H. Yem et coll. en 2005 PLA α-amylase qui est une enzyme digestive

constituant de la salive et du suc pancréatique, produite industriellement à

partir de culture de Bacillus subtilis

Chang Sang Yoon et coll. en 2004 Viscose (Rayonne et Lyocell) Cellulase issue de Trichoderma viride

Simple à mettre en œuvre, cette technique est cependant totalement dépendante de l’enzyme choisie et ne permet en aucun cas de conclure à la certitude d’une biodégradation de l’échantillon testé lorsqu’il est placé en conditions « naturelles ». La plupart des auteurs restent d’ailleurs prudents et parlent uniquement de dégradation. En choisissant « la ou les bonnes enzymes » il est toujours possible de « démontrer » la (bio)dégradabilité de n’importe quel composé organique… il faut donc, à notre avis, rester très prudent quand aux conclusions que l’on pourrait tirer à partir de tels essais. Les paragraphes 1.4.1 à 1.4.7 passent en revue une série de tests (non exhaustifs) susceptibles de nous conforter dans l’idée d’une possible biodégradation de tel ou tel polymère. Aucun de ces tests ne prouve la biodégradabilité du matériau concerné. Les paragraphes suivants s’attaquent à des méthodes permettant de mettre en évidence, si ce n’est des preuves absolues, au moins des arguments très probants permettant de conclure à des biodégradabilités.

I.4.8) Estimation par analyses respirométriques Il s’agit méthodes dont l’objectif est de déterminer le taux et la vitesse de biodégradation de matériaux polymères. Le dernier stade de la biodégradation, se traduit « in fine » en milieu aérobie par une consommation d’O2 et un rejet de CO2 et en milieu anaérobie par un rejet de CH4 (méthane) Ces absorptions et ces rejets sont directement proportionnels à la quantité de nutriments carbonés mis à la disposition des (micro)organismes. Connaissant la dose initiale de nutriments carbonés mis à la disposition de (micro)organismes, il suffira de mesurer précisément les doses de CO2 (ou de CH4) émis ou d’O2 absorbé pour en déduire les taux de biodégradation. Le principe est le suivant:

10

• les essais sont menés en triplicat et comprennent 1 test témoin ne comportant que le milieu d’incubation

• 1 test cellulose composé du milieu d’incubation + de la cellulose micronisée qui permettra entre-autre de vérifier la validité de l’essai en cours

• 1 test du matériau considéré composé du milieu d’incubation + le matériau On « considère » que les quantités de gaz émis (ou absorbés) sont additifs entre ce qui est fourni par le milieu d’incubation et le produit testé12 Dès lors, la quantité réelle de gaz émis (ou absorbé) pour le seul matériau testé sera égal à la différence entre l’observation faite sur le test diminuée de celle du témoin. Enfin, la quantité nette de gaz sera comparée à la quantité théorique de gaz susceptible d’être émis (ou consommé) et le taux de biodégradation déduit. La mesure est répétée régulièrement jusqu’à ce qu’aucun gaz ne soit émis (ou absorbé)13, phase généralement appelée « plateau »

12 Ce qui n’est d’ailleurs pas toujours vrai car des effets synergiques ou écotoxiques peuvent être observés 13 Par exemple, si le témoin émet 150 mg de CO2, le test 225 mg de CO2, et qu’il a été déterminé que la quantité théorique maximum de CO2 susceptible d’être émis est de 1250 mg de CO2, alors le % de biodégradation est égal à (225mg-150mg)/1250 mg *100 = 6 % Les courbes résultantes sont très généralement (sauf quelques exceptions) des sigmoïdes qu’il est possible de lisser au moyen de l’équation de Hill à 3 constantes [y = axb/(cb + xb)], dont l’asymptote est déterminée par la constante « a », le temps de demi-biodégradation par le coefficient « c » et le rayon de courbure de la sigmoïde par le coefficient « b ». La fonction dérivée de cette courbe [y = abcbx(b-1) / (cb + xb)2], dont la forme est une cloche asymétrique passant par zéro, fournit la biodégradation par unité de temps et donc par analogie le degré d’activité microbienne instantané du milieu d’incubation. L’annulation de la dérivée seconde de l’équation de Hill[x = (((cb(b-1))/(b+1))(1/b))] nous indique le moment ou la vitesse de biodégradation (donc d’activité bactérienne) est maximum

11

Il existe un grand nombre de normes qui définissent les conditions de mesure de la bioassimilation. Nous n’en citerons que quelques-unes parmi les principales (voir bibliographie)

Tests en milieu anaérobie Tests en milieu aérobie Incubation en milieu liquide

Incubation en milieu solide

Incubation en milieu liquide Incubation en milieu solide

Eau + boues digérées issues de

stations de méthanisation

ISO/DIS 14853

Boues digérées issues de stations de

méthanisation ISO/DIS 15985

ASTM D 5511-94

Eau + bactéries réactivées issues de

stations d’épurations NF U 52001

NF EN ISO 14851 NF EN ISO 14852

Sol réel NF U 52001

ASTM D5988-96

Compost NF U 52001

NF EN 13432 NF EN 14995

NF EN ISO 14855 NF EN 14046

Mesure des biogaz dégagés (CH4 +

CO2)

Mesure des biogaz dégagés (CH4 +

CO2)

Mesure du CO2 dégagé ou de l’O2

consommé

Mesure du CO2 dégagé ou de l’O2

consommé

Mesure du CO2 dégagé

35°C +/- 2°C 52°C +/- 2°C 38°C +/- 1°C 28°C +/- 2°C 58°C +/- 2°C

Maxi 90 jours Maxi 15 jours mais prolongation légère

possible Maxi 183 jours Maxi 365 jours Maxi 183 jours

Validation Cellulose ≥70% quand la phase stationnaire est atteinte

Cellulose ≥70% après 15 jours

Cellulose ≥70% après 45 jours

Cellulose ≥70% après 183 jours

Cellulose ≥70% après 45 jours

Interprétation Matériau ≥90% de la valeur cellulose

en fin d’essai

Matériau ≥90% de la valeur cellulose

en fin d’essai

Matériau ≥90% de la valeur cellulose

en fin d’essai

Matériau ≥60% de la valeur cellulose

en fin d’essai

Matériau ≥90% de la valeur cellulose

en fin d’essai Domaines d’application

Polymères solides ou hydrosolubles susceptibles de passer en station méthanisation

Polymères solides susceptibles de passer en station de méthanisation ou d’être déposés en Centre d’Enfouissement Technique

Polymères solides ou hydrosolubles susceptibles de passer en station d’épuration (PVA par exemple)

Polymères destinés à l’enfouissement dans le sol (film agricoles par exemple)

Polymères dont la fin de vie passe par un Centre

de Compostage Industriel (emballages

par exemple)

Tests assez peu utilisés Tests les plus utilisés (sauf O2 consommé qui lui est assez peu utilisé)

Tableau 1. En pratique seuls les tests aérobies par mesure du CO2 dégagé sont pratiqués car dans la grande majorité des cas les fabricants de plastiques biodégradables demandent des adéquations aux normes EN 13432, EN 14995 et NF U 52001 et que ces dernières font

essentiellement référence aux mesures aérobies par CO2 dégagé.

12

I.4.8.1) Test respirométrique en milieu anaérobie solide par mesure des biogaz dégagés

Remarque : le collecteur de gaz doit contenir de l’eau à pH < 2.00 pour éviter que du CO2 émis n’y soit dissout.

Le volume de gaz (CH4 + CO2) est mesuré dans « 4 », converti aux conditions normales par PV/T = P1V1/T1, puis exprimé en moles par la relation n = pV/RT avant d’être converti en mg de C en multipliant par 12.011

Figure 7. (schéma selon ISO/DIS 15985) I.4.8.2) Test respirométrique en milieu anaérobie liquide par

mesure des biogaz dégagés

Inoculum Espace de tête (10% du volume total quand des évacuations régulières de gaz sont programmées mais peut être de 30% si une

seule mesure est effectuée en fin d’essai) Joint d’étanchéité Aiguille de seringue reliée au manomètre permettant des mesures de pression entre 0 hPa et 2000 hPa (5) Robinet permettant l’évacuation des gaz formés et le retour à une pression nominale (= pression atmosphérique) Barreau magnétique (facultatif)

En appliquant n=pV/RT on détermine n (en moles du mélange CH4+CO2 ) puis en multipliant par 12.011 on obtient la masse de C. Par analyse de la phase liquide on détermine le C minéral dissout que l’on ajoute en fin de processus à la courbe de biodégradation

Figure 8. (Schéma selon ISO/DIS 14853)

13

En fin de test, les chiffres sont rassemblés et les taux de biodégradation intermédiaires et final sont déterminés. Un graphique est dessiné (voir exemple ci-dessous)

Exemple typique de courbe de biodégradation

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00Nombre de jours d'incubation

% b

iodé

grad

atio

n

Temps de latence

Courbe sigmoïde pouvant être lissée par l'équation de Hill(% de biodégradation cumulé résultant du carbone organique gazeux)

Complément résultant du carbone inorganique dissous dans l'inoculum

Phase stationnaireBiodégradation active

Figure 9. La première partie de la courbe peut être assimilée à un sigmoïde de Hill

I.4.8.3) Test respirométrique en milieu aérobie solide par mesure de

l’oxygène consommé

Le piège à CO2 est constitué par des pastilles de KOH. La production d’oxygène est déclanchée par voie électrolytique. Le manomètre mesure les dépressions engendrées par la respiration des microorganismes et déclanche une électrolyse d’eau. La production d’oxygène (directement proportionnelle à la quantité d’électricité utilisée – avec une enthalpie de dissociation de l’eau de 285 kJ/mole et avec des rendements d’électrolyseur entre 75% et 95% on utilise entre 8 et 12 wh/litre d’oxygène produit à 0°C et 1 bar de pression, - caractéristiques spécifiques à chaque respirateur, déterminées par le constructeur) nécessaire à la compensation des dépressions produites est instantanément traduite en mg/litre d’oxygène injecté dans le respiromètre et enregistrée par l’ordinateur. Cette manoeuvre peut aussi être totalement manuelle (mais fastidieuse) pour les respiromètres les moins perfectionnés. Le système décrit peut-être remplacé par des bouteilles de mesure de la DBO par dépression.

Figure 10. (Schéma selon ISO/DIS 17556.2)

I.4.8.4) Test respirométrique en milieu aérobie liquide par mesure du CO2 libéré14

14 Aussi appelé « test de Stürm » , du nom de son auteur qui a décrit la méthode pour la 1ère fois en 1979 en l’appliquant à des dérivés pétroliers

14

Le CO2 dégagé est capturé sur une base de titre connu. L’excès de base est titré en retour par un acide fort en présence d’un indicateur de virage. Les équations chimiques mises en œuvre sont les suivantes : 2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O Na2CO3 + BaCl2 → 2 NaCl + BaCO3 (précipité blanc laiteux) NaOH + HCl + thymolphtaléine → NaCl + H2O (titration de l’excès d’NaOH. On passe d’une teinte bleue au blanc laiteux) Ou bien Ba (OH)2 + CO2 → BaCO3 + H2O Ba (OH)2 + HCl + thymolphtaléine → BaCl2 + 2H2O (titration de l’excès de Ba(OH)2. On passe d’une teinte bleue au blanc laiteux ) L’incubation a lieu à le plus souvent à 38°C +/- 1°C, bien que la norme préconise des températures situées entre 20°C et 25°C +/- 1°C Le matériau de référence (qui permettra de faire un témoin positif) sera de la cellulose micronisée utilisable en chromatographie.

Exemple d’installation de « Stürm » en circuit ouvert

Le système peut être entièrement automatisé mais avec un coût final d’appareillage devenant souvent très élevé Figure 11. (Schéma selon ISO 14852)

I.4.8.5) Test respirométrique en milieu aérobie solide par mesure

du CO2 libéré.

I.4.8.5.1) Le milieu d’incubation est un sol réel à une température de 28°C +/- 1°C15

15 Adaptation de la norme ASTM D5988-03 et de l’annexe F de la norme NF U52-001 permettant de limiter la consommation de réactifs en même que les surfaces de paillasses utilisées et les coûts tout en permettant la multiplication d’essais dans un même temps.

15

Domaine d'application: Toutes matières organiques, destinées à un enfouissement dans le sol, dont on doit évaluer le degré et la vitesse de biodégradation. Par exemple, pour les polymères biodégradables ou considérés comme tels, il pourra s’agir de papiers, PLA, PBAT, PBS, PBSE, PHA, …ou de combinaisons diverses entre ces polymères). Principe: Dosage titrimétrique du CO2 dégagé, résultat de la respiration des microorganismes utilisant le composé carboné comme nutriment. Le CO2 est préalablement récupéré sur une solution connue de NaOH. Du Na2CO3 est formé.

CO2 + 2NaOH → Na2CO3 + H2O Le Na2CO3 est ensuite précipité par une solution en excès de BaCl2.

Na2CO3 + BaCl2 → 2 NaCl + BaCO3 ↓ (blanc laiteux) Le NaOH non utilisé est ensuite titré par HCl en présence de thymolphtaléine utilisée comme indicateur. Après chaque titrage, une solution fraîche d’NaOH est mise en place. L’intervalle de temps entre chaque titrage va dépendre de la vitesse de biodégradation du polymère testé.

NaOH + thymolphtaléine + HCl (bleu foncé) → NaCl + H2O + thymolphtaléine (blanc laiteux)

Préparation des bocaux étanches et mise en incubation On utilise des bocaux classiques propres de 1 litre utilisés pour des stérilisations ménagères (par exemple des bocaux "Le Parfait"). Chaque bocal contiendra 1 flacon contenant l'échantillon à tester intiment intégré au sol, 1 flacon d'humidification contenant de l'eau déminéralisée et 1 flacon contenant exactement une quantité de solution connue de solution titrée d’NaOH. Les essais sont réalisés en triplicat contre témoin zéro et contre cellulose micronisée.

Flacon +terre +échan-tillon

Flacon+ eau

Flacon+

10 ccsolutionNaOH0.10 M

Flacon +10 cc solutionNaOH 0.10 M

Flacon + terre+ échantillon

Flacon+ eau

Joint

Couvercle

Bocal

Ferrure

Figure 12. Schéma selon « Cours de Biodégradation Master II Lorient »

16

I.4.8.5.2) Le milieu d’incubation est un compost à une

température de 58°C +/- 2°C Lorsque le milieu d'incubation n'est plus un sol mais un compost, la technique est similaire à celle qui vient d'être décrite avec les quelques différences qui suivent:

Le principe préconisé dans la norme n’est qu’en fait une adaptation du test de Stürm en circuit ouvert (voir schéma ci-dessous)

1. Entrée d’air 2. Passage d’air exempt de CO2 3. Passage d’air chargé en CO2 suivi de barbotage dans une solution basique (NaOH ou Ba(OH)2) 4. Air chargé de CO2 dans l’espace de tête 5. Milieu d’incubation + matériau en test (environ 600 g, soit +/- 1 litre) 6. Solution de piégeage du CO2 (NaOH 10 moles/litre) 7. Flacon de piégeage de CO2 8. Flacon d’incubation (volume = 3 litres) 9. Flacon de capture du CO2 émis 10. Sortie d’air expurgé de son CO2

Comme pour le test de Stürm, le système peut être entièrement automatisé. Dans ce cas les coûts sont très élevés. (compter 60000 euros au moins pour une batterie de 12 unités permettant de tester 2 échantillons à la fois = 3 témoins + 3 celluloses + 3 échantillons 1 + 3 échantillons 2)

Figure 13. (Schéma selon ISO 14855)

Figure 14. Ici un schéma d’installation totalement automatique de test respirométrique sur compost (Siemens)

Un autre système de mesure de la biodégradabilité par incubation sur compost, basé sur des pesées successives, est proposé par une entreprise Japonaise La technique mise en œuvre est une adaptation de la norme ISO 14855-2

17

L’incubation se fait sur compost agité une fois par semaine, aéré (air exempt de CO2 avec un débit de 2.40 litre/heure) à température définie (58°C +/- 2°C). L’eau et l’ammoniac dégagé sont captés par la solution d’H2SO4 . Les colonnes de SiO2 et de CaCl2 servent de dessicants complémentaires, éliminant toutes les traces d’eau, provenant soit de la charge en eau de l’air circulant, soit du résultat de la réaction chimique entre le NaOH et le CO2 (2NaOH + CO2 = Na2CO3 +H2O). Le CO2 est capté par une colonne remplie de pastilles d’NaOH dont le poids évolue à la hausse au fur et à mesure de la biodégradation du matériau. Les mesures intermédiaires du poids de la colonne permettent d’établir une dynamique d’évolution de la biodégradation. Le système, en triplica, est complété par un témoin positif contenant de la cellulose micronisée et un blanc ne comportant que le milieu d’incubation. Ce système est onéreux16 et consommateur de réactifs mais simple à mettre en œuvre.

Designed, tested and manufactured by a consortium comprising: School of Pharmaceutical Sciences, U. Shizuoka, Fuji Industrial Research Inst, Shizuoka Prefecture, Saida Ironworks Company Ltd., Michigan State University, Dept of Chemical Engineering, Lansing, Michigan.

Figure 16 Etude du cas particulier des polyoléfines additivées de prooxydants L’oxydation d’une polyoléfine est un phénomène normal mais extrêmement lent. Ces réactions peuvent être accélérées en ajoutant aux polymères des additifs prooxydants (en général des métaux de transition) comme des dérivés carbamiques de fer ou de nickel, des dérivés stéariques tels que des stéarates de cobalt ou de manganèse, etc… En pratique, ces phénomènes se traduisent par une perte des propriétés mécaniques du polymère qui devient cassant. D’un point de vue analytique, on observe une chute des masses moléculaires et une augmentation des absorbances en IRTF à 1713 cm-1 caractéristiques de la présence de groupements carbonyles (-CO). De nombreuses molécules organiques se libèrent dans l’environnement immédiat du polymère en voie de dégradation (acides carboxyliques, cétones, cétoacides, alcools…)17 Il est connu et admis que la biodégradation de tels matériaux ne peut intervenir qu’à partir du moment où la dégradation est suffisamment avancée (masses moléculaires suffisamment

16 Compter environ 50000 euros pour 6 colonnes = 2 témoins zéro, 2 témoins cellulose, 2 tests = 1 test en 2 répétitions 17 Sigbritt Karlson - 1996

18

petites ≈ 500 g/mol ou indices carbonyles18 à 1713 cm-1 supérieurs à 0.02). En fait en conditions « naturelles » la dégradation reste toujours trop faible pour que la biodégradation puisse se faire avec suffisamment de rapidité. Ces matériaux ne sont pas « au sens des normes en vigueur » et au sens d’une « bonne gestion environnementale », biodégradables.

Quelques exemples de réponses possibles aux tests de biodégradation

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 360Nombre de jours d'incubation

% B

iodé

grad

atio

n

Réponses "normales" les plus fréquentes

Double sigmoïde (succession de 2 populations bactériennes)Plus fréquent avec les matériaux "multiproduits"

Ecotoxocité

Synergie entre le milieu d'incubation et le matériau

Les types de réponses qu’il est possible d’obtenir lorsqu’un test de biodégradation est réalisé peuvent être très variables. Elles dépendent de

nombreux facteurs tels que le type de matériau, sa concentration dans le milieu d’incubation, le milieu d’incubation, la température. Si la plupart du temps les réponses sont assimilables à des courbes de Hill, il peut arriver que l’on observe des interactions synergiques (cas

assez fréquent avec les PHA) ou écotoxiques (cas observés avec des PVOH et des PE additivés par exemples) entre le matériau en test et le milieu d’incubation. Dans tous les cas il faut absolument éviter les extrapolations à partir des équations obtenues car il est très difficile de

prédire l’évolution d’une biodégradation à partie de quelques points obtenus sur une courte période. Figure 17(observations Serpbio)

Le tableau qui suit donne quelques exemples de biodégradations observées en laboratoire. Il faut attirer l’attention sur les fortes différences constatées selon les conditions de biodégradation mises en œuvre. Il faut aussi tenir compte du fait que les écarts-types des valeurs fournies peuvent être importantes d’un essai à l’autre et/ou d’un laboratoire à l’autre. Il n’est pas rare d’observer des déviations standards de l’ordre de 10 ou 15%

18 L’indice carbonyle est déterminé pour des films plastiques. Il est égal à [(Absorbance mesurée tn - Absorbance initiale à tO)/épaisseur du film en microns]. Notons qu’à l’indice 0.01 le matériau a perdu toutes ses propriétés mécaniques

19

Matériau Milieu d'incubation

Température

d'incubation

Temps nécessaire

pour atteindre la

1/2 biodégra-dation en

jours

Biodégradation

atteinte en 183

jours en % (durée

maxi-mum de l'essai)

Biodégradation

atteinte en 365

jours en % (durée

maxi-mum de l'essai)

Cellulose Compost 58 10 96 ---

Cellulose Eau additivée de bactéries de station d'épuration 38 16 96 ---

Cellulose Eau de mer 25 139 --- 51 Cellulose Sol réel 28 50 --- 93 PBAT Sol réel 28 56 --- 64 PBAT+amidon Sol réel 28 80 80

PBAT+PLA Eau additivée de bactéries de station d'épuration 38 14 100 ---

PBAT+PLA Sol réel 28 40 --- 62 PCL Sol réel 28 153 --- 67 PCL + 10% nanomatériaux Sol réel 28 153 --- 79

PE Sol réel 28 Pas de

biodégradation

--- 0

PE additivé de prooxydants avec préoxydation (produit exposé plusieurs semaines aux intempéries)

Sol réel 28 20 --- 17

PE additivé de prooxydants avec préoxydation (produit laissé plusieurs semaines à l’air libre et à température ordinaire Silvestre F.Agrice 2006 )

Eau additivée de bactéries de station d'épuration 37 80 30 ---

PE additivé de prooxydants sans préoxydation Sol réel 28

Pas de biodégradatio

n --- 0

PHBV Eau de mer 25 116 --- 97 PHBV Sable d'estran 25 102 --- 100 PLA Compost 58 37 100 --- PLA Eau de mer 25 167 --- 24 PPC Compost 58 13 33 --- PU (type biodégradable) Compost 58 11 100 --- Viscose Lyocell (valeurs extrapolées de Chang Lang Yoon – 2004)

Eau additivée de bactéries de station d'épuration 30 16 66 ---

Viscose Rayonne (valeurs extrapolées de Chang Lang Yoon – 2004)

Eau additivée de bactéries de station d'épuration 30 13 88 ---

Tableau 2 – Quelques valeurs relevées pour la plupart selon nos propres expériences II) COMPOSTAGE

II.1) Définition Le compostage consiste en l’action de fermenter des résidus agricoles et/ou urbain en mélange ou non avec de la terre végétale (Larousse)

20

II.2) Compostable, compostabilité

Les termes « compostable » et « compostabilité » ne sont pas définis par les divers dictionnaires de la langue française mais relèvent uniquement de normes techniques, notamment pour l’Europe , la NF EN 13432. Cette norme européenne de reconnaissance mondiale, définit de manière précise les conditions à satisfaire pour qu’un emballage (au sens large) puisse être déclaré compostable en conditions industrielles. La compostabilité est la capacité qu’à un matériau d’être compostable. La norme NF EN 13432 comporte 4 volets principaux : II.2.1) Caractérisation du matériau, à savoir :

- l’identification des constituants (chaque constituant organique, si sa proportion dépasse 1% masse de l’ensemble doit être en conformité avec la NF EN 13432 et la somme des proportions des constituants organiques inférieurs ou égaux à 1% masse ne peut être supérieure à 5% masse )

- la détermination de substances dangereuses (analyse des éléments traces par exemple qui doivent être conformes à des niveaux d’acceptabilité)

- la détermination du carbone organique - la détermination des solides secs - la détermination des volatils (max. = 50% masse)

II.2.2) Biodégradabilité :

II.2.2.1) Aérobie : toujours exigée. Elle est effectuée dans des conditions de laboratoire par incubation du matériau considéré contre cellulose, sur compost à 58°C durant 6 mois au maximum. La validité du test est assurée si la cellulose atteint au moins 70% de biodégradation en 45 jours. Le matériau est considéré comme biodégradable s’il atteint au moins 90% de la valeur de la cellulose lorsque cette dernière a atteint son plateau ou au maximum après 6 mois.

II.2.2.2) Anaérobie : test facultatif, pratiquement jamais exigé par le demandeur. Le matériau est considéré comme biodégradable s’il atteint au moins 50 % de la valeur de la cellulose lorsque cette dernière a atteint son plateau ou au maximum après 2 mois à 35°C.

II.2.3) Désintégration :

II.2.3.1) Aérobie : toujours exigée. Elle est effectuée dans des conditions réelles de compostage industriel ou en unité pilote reproduisant au mieux les conditions de compostage industriel (à 1% masse ou volume dans le compost). Le matériau est exposé durant 12 semaines maximum aux conditions de compostage industriel. Au-delà de ces 12 semaines, on vérifie que les produits de désintégration passent à au moins 90% au travers d’un tamis à mailles de 2 mm. Ce test est particulièrement discriminant car susceptible d’éliminer des matériaux constitués de matières bien connues pour leurs qualités de biodégradabilité (par exemple un PLA de 50 microns d’épaisseur se désintégrera sans problème mais un PLA de 1 cm d’épaisseur ne se désintégrera pas correctement)

II.2.3.2) Anaérobie : test facultatif, pratiquement jamais exigé par le demandeur. Elle est effectuée dans des conditions réelles de digestion anaérobie ou en unité pilote reproduisant

21

au mieux ces mêmes conditions. Le matériau est exposé durant 5 semaines maximum à une combinaison de digestion anaérobie et de stabilisation aérobie. Au-delà de ces 5 semaines, on vérifie que les produits de désintégration passent à au moins 90% au travers d’un tamis à mailles de 2 mm.

Figure 18

Exemple d’unité pilote manuelle de compostage JK 400 telle que proposée par le Sytevom en Franche Comté et installée au collège de Faverney http://www.sytevom.org (+/- 10000 euros/unité)

Figure 19 (selon Pôle technologique de l’Environnement au Pays de Chateaubriant) http://www.pays-chateaubriant.fr/

Exemple d’unité industrielle de compostage (+/- 4 000 000 euros)

II.2.4) Ecotoxicité : Les tests sont effectués à partir d’un fermentat de mélange à 10% masse du matériau considéré dans le compost durant 12 semaines. Le fermentat obtenu est alors mélangé à 25% et 50% volume ou masse dans un substrat de culture. Sur ces dernières préparations on sème 1 monocotylée (orge) et 1 dicotylée (laitue), puis on mesure les taux de germination et les biomasses. La conformité est obtenue à condition qu’on atteigne des valeurs au moins égale à 90% des valeurs obtenues avec le témoin réalisé à partir de compost pur

II.3) Des questions ? Des réponses !

22

Certains matériaux (polyoléfines additivées) peuvent parfois être déclarés « compostables ». Est-ce exact ?

Non ! En fait ils peuvent éventuellement passer les divers tests exigés par la NF EN 13432 mais en aucun cas le test de biodégradabilité.

Est-il acceptable d’affirmer « Mon produit est biodégradable » ?

Non. D’un point de vue environnemental, ce genre d’affirmation n’a pas de sens. Il faut toujours que cette affirmation fasse référence aux conditions de détermination de cette « biodégradabilité » Quel milieu d’incubation ?Quelle température ?Quel niveau de biodégradation a été atteint et en combien de temps ?Est-ce une biodégradation absolue ou une biodégradation relative à la cellulose ?

Est-il acceptable d’affirmer « Mon produit est compostable » ?

Non, il faut toujours spécifier les conditions de compostabilité, par exemple en disant « Mon produit est compostable selon la norme NF EN 13432 » ou encore « Mon produit répond à la norme NF EN 13432 et peut être déclaré biodégradable par voie de compostage en conditions industrielles » ou encore en faisant appel à une marque de conformité reconnue qui fait elle-même appel aux normes ad hoc.

Existe-t-il une norme de compostabilité en conditions «ménagères» ?

Non. Les marques de conformité distribuées sont uniquement basées sur des cahiers des charges « privés », non consensuels quoique basés sur les normes régissant la compostabilité en conditions industrielles

Les matériaux déclarés oxobiodégradables sont-ils réellement biodégradables ?

Non. Ils ne répondent à aucune norme de biodégradabilité en vigueur. Cependant, au-delà de leur phase oxydative (qui ne peut se produire qu’à la condition qu’ils disposent de suffisamment d’oxygène, de chaleur et de lumière) ils peuvent présenter une certaine biodégradabilité, lente, quoique plus rapide que des polyoléfines non additivées

Mon matériau n’est pas un emballage, puis-je quand même obtenir une conformité à la NF EN 13432 ?

Non. La norme NF EN 13432 est strictement réservée aux emballages tels que définis par la directive européenne 94/62/CE. Vous ne pourrez obtenir de conformité qu’à la NF EN 14995, copie conforme de la NF EN 13432, mais réservée à tous matériaux autres que les emballages. Une non observance à cette règle pourra être passible de poursuites pour publicité mensongère.

Puis-je affirmer que mon matériau est conforme à la NF EN 13432 et/ou à la NFU 52001 sans passer par un organisme de certification ?

Oui. Ces normes ne sont pas d’application obligatoire. Vous vous heurterez cependant à la défiance de vos clients ainsi qu’à la répression des fraudes si votre matériau n’est en fait pas conforme à vos déclarations.

Puis-je déclarer « officiellement » que mon matériau est biodégradable sur la seule base d’un ou plusieurs tests respirométriques ou non, normés ou non de biodégradation

Non. Tous ces types de tests sont intéressants pour mettre en évidence des suspicions de biodégradation et souvent ne comportent aucun seuil minimum à atteindre. Selon le sens commun, il est facile de passer des résultats de ces tests à l’affirmation La déclaration « officielle » de biodégradation ne peut être validée qu’à la condition qu’elle résulte d’une batterie de tests normés, définissant des seuils à atteindre, notamment respirométriques mais aussi chimiques, écotoxiques etc... Par exemple, il sera alors possible de déclarer « Mon produit est biodégradable par voie d’enfouissement dans le sol car il répond à la norme NF U 52001 » ou encore « Mon produit est biodégradable par voie de compostage en milieu industriel car il répond à la norme NF EN 13432 ou NF EN 14995 » ou encore en faisant appel à une marque de conformité reconnue qui fait elle-même

23

appel aux normes ad hoc.

Un matériau biodégradable est-il forcément compostable ?

Non car la compostabilité va dépendre notamment de l’épaisseur et ou de la forme du matériau considéré. Par exemple un PLA peut être parfaitement biodégradable en laboratoire par incubation sur compost à 58°C mais totalement incapable de passer le test de désintégration si son épaisseur est trop grande.

Un matériau compostable en conditions industrielles est-il forcément biodégradable ?

Oui, à la seule condition que l’on spécifie bien que le test de biodégradabilité a été réalisé sur compost à 58°C

Conclusions Les seuls tests de biodégradation, de préférence normatifs, permettent de conclure à une biodégradabilité plus ou moins importante d’un matériau donné mais ne permettent en aucun cas de conclure à son éco-compatibilité. Pour tenter de s’en approcher, d’autres tests doivent venir compléter ceux qui déterminent la biodégradabilité des matériaux, comme par exemple des analyses chimiques et des recherches d’écotoxicité. Ceci fait l’object d’autres normes qui reprennent celles qui sont consacrées à la recherche de la biodégradabilité et les complètent par de nouveaux tests. Ainsi, on répond à la question posée par le titre de l’article…en fait la biodégradabilité n’est finalement qu’un élément de la compostabilité. Les tests de biodégradabilités sont nombreux, souvent longs, onéreux et leurs variabilités d’un laboratoire à l’autre, et parfois au sein d’un même laboratoire, peuvent être importantes. Déclarer qu’un matériau est biodégradable sans spécifier précisément dans quelles conditions les tests ont été réalisés, n’a pas de sens. Ainsi, dire qu’un PE ou un PP est biodégradable sans autre précision est exact mais n’a aucune validité environnementale. De nombreuses recherches sont en cours pour limiter les durées et les variabilités des tests et assurer des résultats plus généralisables19 mais n’ont pas encore abouti à des résultats très concrets. En matière de compostage, les essais envisagés sur 12 semaines par les normes ne satisfont pas nombre d’industriels du compostage qui travaillent avec des méthodes permettant d’obtenir des composts au bout de 4 semaines seulement. Là aussi des recherches sont en cours pour limiter la durée des tests. Les tests d’écotoxicités prévus par les normes sont criticables car ils ne balayent pas un champ d’essais suffisamment large. Malgré leurs limites les exigences normatives actuellement en vigueur peuvent être considérées comme un bon compromis, évitant des coûts prohibitifs liés à des contraintes expérimentales importantes, tout en limitant au mieux le risque environnemental pris lors de la gestion de fin de vie des matériaux qualifiés de biodégradables ou compostables REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

1. Alejandra Rodriguez-Contreras and coll. Polymer Degradation and Stability January 2012. Enzymatic degradation of poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybuturate) by commercial lipases

2. ASTM D 5209-92. Standard Test Method for determining the aerobic biodegradation of plastic materials in presence of municipal sewage sludge

3. ASTM D 5511-94. Standard test method for determining anaerobic biodegradation of plastic material under high solid anaerobic digestion conditions

4. CEN/TC 223, Amendements du sol et supports de culture. 5. César Guy 2008 -2012. Cours de biodégradation pour les Master II de l’Université de Lorient

19 Par exemple des cultures sur milieux inertes avec des cocktails microbiens normalisés

24

6. G.H. Yem and coll. Science Direct May 2005. Water absorption and enzymatic degradation of poly(lactic acid)/rice starch composites

7. ISO 10634:1995, Qualité de l'eau — Lignes directrices pour la préparation et le traitement des composés organiques peu solubles dans l’eau en vue de l'évaluation de leur biodégradabilité en milieu aqueux.

8. ISO 11074-1:1996, Qualité du sol — Vocabulaire — Partie 1 : Termes et définitions relatifs à la protection et la pollution du sol.

9. ISO 11734:1995, Qualité de l’eau — Évaluation de la biodégradabilité anaérobie ultime des composés organiques dans les boues de digesteurs — Méthode par mesurage de la production de biogaz.

10. ISO 14855-2. Détermination de la biodégradabilité aérobique ultime des matériaux plastiques dans des conditions contrôlées de compostage — Méthode par analyse du dioxyde de carbone libéré — Partie 2: Mesurage gravimétrique du dioxyde de carbone libéré lors d'un essai de laboratoire

11. ISO 16929 - Plastiques — Détermination du degré de désintégration des matériaux plastiques dans des conditions de compostage définies lors d'un essai à échelle pilote – Norme Internationale- Afnor novembre 2002

12. ISO 846 :1997, Plastiques-Evaluation de l’action des micro-organismes 13. ISO/DIS 14853:1999, Plastique — Évaluation de la biodégradabilité anaérobie ultime en milieu

aqueux — Méthode par détermination de la production de biogaz. 14. ISO/DIS 15985:1999, Plastiques — Évaluation de la biodégradabilité anaérobie ultime et de la

désintégration dans des conditions de digestion anaérobie à teneur élevée en solides — Méthode par analyse du biogaz libéré.

15. ISO/DIS 17556.2. Plastics — Determination of the ultimate aerobic biodegradability in soil by measuring the oxygen demand in a respirometer or the amount of carbon dioxide evolved

16. ISO/TR 15462:1997, Qualité de l’eau — Sélection des essais de biodégradabilité. 17. Jiaqi Zhang and Coll. Polymer degradation and Stability. October 2011. Mechanical properties,

structure analysis and enzymatic degradation of uniaxially cold-drawn films of poly[( R )-3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate]

18. Journal Officiel de l’Union Européenne, OJL, 219, 7.8.98, p. 39. Décision de la Commission du 7 avril 1998 établissant les critères écologiques pour l’attribution de l’Éco-label communautaire aux amendements du sol.

19. Lemaire et coll. Cahiers techniques –Plastiques et Caoutchoucs N° 898 de novembre 2012. Hydrobiodégradables et oxobiodégradables

20. NF EN 13432 Exigences relatives aux emballages valorisables par compostage et biodégradation – Programme d’essai et critères d’évaluation de l’acceptation finale des emballages – Norme française et européenne homologuée- Afnor novembre 2000 Cette norme comporte les techniques respirométriques à mettre en oeuvre, soit en explication directe soit en renvoi à d’autres normes

21. NF U52-001. Matériaux biodégradables pour l’agriculture et l’horticulture – Produits de paillage – Exigences et méthode d’essai Cette norme comporte les techniques respirométriques à mettre en œuvre, soit en explication directe soit en renvoi à d’autres normes

22. OECD Guidelines forTesting of Chemicals 208 : Terrestrial Plants, Growth Test ; Organisation for Economie Co-operation and Development, 2 rue André Pascal, F — 75775 Paris.

23. ÔNorm S 2201, Compostable biogenic waste — Quality requirements. 24. prEN 12578, Amendements du sol et supports de culture — Spécifications — Liste de produits. 25. prEN 12880, Caractérisation des boues — Détermination des résidus secs et contenu aqueux. 26. S. Fontanella et coll. Polymer Degradation and Stability January 2013. Comparison of biodegradability

of various polypropulene films containing pro-oxydant additives based on Mn, Mn/Fr or Co 27. Sigbritt Karlssson. Macromolecules 1997,30, 7721-7728 Dicarboxylic acids and ketoacidsformed in

degradable polyethylenes by zip depolymerisation through a cyclic transition state 28. Toshihisa Tanaka and coll. Science Direct March 2007. Mechanical properties and enzymatic

degradation of poly[(R)-3-hydroxybutyrate] fibers stretched after isothermal crystallization near Tg 29. Wl 261 074, Évaluation de la désintégration des matériaux d’emballage lors d'essais à usage pratique

dans des conditions de compostage définies. 30. Wl 261 085, Évaluation de la biodégradabilité aérobie ultime et de la désintégration des matériaux

d’emballage dans des conditions contrôlées de compostage — Méthode d'analyse du dioxyde de carbone libéré.